3. Tình hình sản xuất bia nồng độ cao trên thế giới và ở Việt Nam
4.2.1. Thiết bị lên men
Thùng lên men có cấu tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy côn, nắp chỏm cầu. Thùng có ba khoang lạnh để điều chỉnh nhiệt độ, có lớp bảo ôn, cửa vệ sinh, đường ống CIP, van lấy mẫu, van tháo sữa men, van lấy cặn, van lấy sản phẩm, hệ thống thu hồi CO2, ống thủy, kính quan sát, van sục khí.
Các thông số kỹ thuật của thiết bị lên men bao gồm: Vd: thể tích hữu ích của thùng lên men (m3) D: đường kính của thiết bị (m)
h1: chiều cao phần đáy (m) h2: chiều cao phần chứa dịch (m)
h3: chiều cao phần trụ không chứa dịch (m) h4: chiều cao phần đỉnh (m)
α: góc đáy côn, chọn α = 600. Ta có: h1 = (Dtg600)/2 = 0,866D.
Chọn thùng lên men có thể tích chứa đủ lượng dịch của 4 mẻ nấu sau khi làm lạnh nhanh. Thể tích dịch đường cần lên men của 4 mẻ nấu là:
Vd = 36513,14 x 4 = 146052,56 (lít) ≈ 146,05 (m3) Do Vd > 100m3 nên h2/D = 1,7 2,0. Chọn h2 = 2D h3 = (Vtrống x 4)/ D2 h4 = 0,1D Vd = Vtrụ + Vcôn Vd = 1 2 2 2 4 3 1 4 h D h D ≈ 1,8D3 D = 3 3 8 , 1 05 , 146 8 , 1 d V ≈ 4,33 (m) Chọn D = 4,4 m
h2 = 4,4 x 2 = 8,8 (m) h1 = 0,866 x 4,4 = 3,81 (m) h4 = 0,1 x 4,4 = 0,44 (m)
Mặt khác phần đỉnh của thiết bị có thể tích bằng 25% thể tích hữu ích nên: Vtrống = 0,25 x Vd = 0,25 x 146,05 ≈ 36,51 (m3)
Thể tích thực tế của thùng lên men là:
Vt = Vd + Vtrống = 1,25Vd = 1,25 x 146,05 ≈ 182,56 (m3) Chiều cao phần trụ không chứa dịch đường là:
h3 = (Vtrống x 4)/π D2 = (36,51 x 4)/ (3,14 x 4,42) = 2,40 (m) Chiều cao của thùng lên men là:
H = h1 + h2 + h3 + h4
H = 3,81 + 8,8 + 2,4 + 0,44 = 15,45 (m)
Thùng được làm bằng thép không gỉ có chiều dày là 10 mm. Bề dày của lớp cách nhiệt là 150 mm. Đường kính ngoài của thùng là:
Dn = 4,4 + (0,15 x 2) = 4,7 (m)
Chọn khoảng cách từ nền nhà đến đáy thiết bị là 1 m. Chiều cao tổng thể của thiết bị là:
Ht = H + 1 = 15,45 + 1 = 16,45 (m)
Tính số tank lên men
Số tank lên men được tính theo chu kỳ lên men: Thời gian lên men chính là 7 ngày
Thời gian lên men phụ là 15 ngày Thời gian lọc bia và vệ sinh là 1 ngày Tổng thời gian để lên men, lọc, vệ sinh là:
T = Tc + Tp + 1 = 8 + 15 + 1 = 23 (ngày) Số lượng tank lên men được tính theo công thức:
M = 1 t V T V Trong đó:
V: thể tích dịch lên men một ngày, V = 4Vd Vt: thể tích dịch lên men một tank, Vt = 4Vd
T: số ngày cho một chu kỳ lên men 1: số tank dự trữ
M = 4 x Vd x 23/ (4 x Vd) + 1 = 24 (tank) Yêu cầu chung:
Toàn bộ các phần của tank được chế tạo bằng thép không gỉ, riêng vành đỡ tank làm bằng thép CT3.Tank làm việc ở áp suất < 1,1 bar, áp suất thử của áo lạnh glycol của tank là 6 bar. Diện tích truyền nhiệt phải đảm bảo hạ 120C trong 24h.
Các thông số kỹ thuật:
- Thân trụ: D = 4,4; Htrụ = h2+ h3 = 8,8 + 2,4 = 11,2 (m)
- Nắp tank: D = 4,4, h4 = 0,44 ; đỉnh nắp có cụm CIP; = 10 mm
- Đáy tank: độ cồn 600C ;D = 4,4m; h1= 3,81 m; = 5mm . Xung quanh có một l khoang áo lạnh.
- Tổng diện tích trao đổi nhiệt: Tank có 3 khoang áo lạnh trong áo tank có đầu vào, đầu ra glycol, tôn Inox dùng cho áo cách nhiệt dày 2mm.
- Bảo ôn toàn bộ tank, riêng phần chỏm cả phần cửa vệ sinh không cần bảo ôn , vật liệu bảo ôn là polyurethan, chiều dày cách nhiệt 150 mm.
- Bộ phận giá dỡ ở phần dưới trụ, vành đỡ tank được ché tạo bằng thép CT3 dày 15 mm. Ngoài ra còn co các gân tank cứng.
- Tank lên men còn có van mẫu ,van an toàn , đồng hồ đo nhiệt độ, áp suất.
Hình 4.8. Cấu tạo tank lên men
1 - Đường dịch vào 2 - Đường dịch ra
3 - Chân thiết bị
4 -Thiết bị đo nhiệt độ;
5 - Thiết bị đo áp suất;
6 - Thân thiết bị;
7 -Quả cầu vệ sinh;
8 - Van an toàn;
9 - Hệ thống van cấp lạnh;
10 - Đường thu hồi CO2; 11 - Đường cấp CIP